用温泉逸出气中CO2-CH4间碳同位素平衡分馏反演腾冲火山区壳内岩浆囊现今温度

用自制的具有CH4气体富集功能的温泉逸出气体采样器，在腾冲火山区壳内岩浆囊上方及外围地表，采集大量的温泉逸出气体原始样品和CH4富集样品。用质谱仪分析测试这些样品的氦同位素组成和CO2、CH4的碳同位素组成。利用碳同位素数据，辅以氦同位素数据，对CO2和CH4气体是否来自岩浆进行判断。对同时来自岩浆的CO2和CH4，通过δ-Δ图解法判断它们之间的碳同位素分馏是否达到平衡。用同时来自岩浆且其碳同位素分馏达到平衡的同一泉点的CO2和CH4间的碳同位素分馏系数，根据Horita平衡分馏方程，计算腾冲火山区三个岩浆囊的现今温度。研究结果对进一步确认腾冲火山区壳内岩浆囊的客观存在和评估其现今活动性有重要现实意义，对CO2-CH4间碳同位素平衡分馏方程中常数项的确定，对δ-Δ图解法判断CO2-CH4间碳同位素分馏平衡准则的修正，对CO2-CH4间碳同位素分馏行为及其地质温标的丰富和发展有理论价值。

温度是火山岩浆囊或壳内流变层的重要物理参数，获取温度参数并监测其变化对更好地理解火山岩浆囊或壳内流变层的物理化学性质和行为、评价火山的活动性和喷发危险性或壳内流变层对中上地壳孕震层的解耦和驱动作用具有重要的理论和现实意义。本项目通过对云南火山区或非火山区温泉逸出气体CO2和CH4碳同位素样品的采集、分析测试，利用Horita CO2-CH4碳同位素平衡分馏方程计算了腾冲和宁洱-通关两个火山区现存岩浆囊和川滇块体东南部及大凉山次级块体东南缘壳内流变层的温度，并对CO2-CH4间碳同位素平衡分馏方程中的常数项、δ-Δ图解法判断CO2-CH4间碳同位素分馏平衡准则和地表水对岩浆来源CO2、CH4碳同位素组成和分馏平衡的影响进行了研究。结果表明：腾冲火山区3个岩浆囊的边缘温度可能在400-600℃间，中心温度可能在700-1200℃间。在宁洱-通关火山区，宁洱岩浆房的温度为1179-1578℃，通关岩浆房的温度为941-995℃。思普地震带空间上密集的6级地震丛集活动可以用宁洱岩浆房的高活动性来解释。川滇块体东南部壳内流变层的温度为480-670℃，而大凉山次级块体的东南缘壳内流变层的温度为780-860℃，高于前者约250℃。2014年8月3日鲁甸6.5级地震就发生在大凉山次级块体的东南缘，可能和该块体之下的壳内流变层的熔融程度较高有关。这可能意味着可将火山岩浆房温度反演方法和岩浆挥发分释放示踪方法推广到孕震层下伏流变层（与火山岩浆的共性是都呈熔融或部分熔融态），从而可用于探索孕震层下伏流变层物理化学状态（化学组成、温度压力）变化对上覆孕震层地震孕育的作用及其可能的地震预报意义。另外，我们发现CO2-CH4间碳同位素分馏方程中确实存在常数项。δ-Δ图解法判断CO2-CH4间碳同位素分馏平衡准则应修正为：在保持两拟合直线的斜率符号相反的条件下，δ13CCO2-ΔCO2-CH4拟合直线和δ13CCH4-ΔCO2-CH4拟合直线应相交于δ轴附近截距差≤0.16处。地表淡水的溶解和水底淤泥生物成因甲烷的加入对温泉逸出气体CO2、CH4碳同位素组成和分馏平衡都有很大的影响，在用CO2-CH4碳同位素地质温度计是要特别注意这个问题。